试析增透膜随机阵列纳米蛾眼减反结构制备及运用站

论文导读：
摘要：纳米蛾眼结构是指结构的特点尺寸远小于意义光波长的一种结构，可等效于一个连续变化折射率的介质层，能够在一个较宽的波谱范围内抑制反射光的损失。相比于传统的增透薄层，纳米蛾眼减反结构具有宽波谱和宽入射角的减反特征，使其在多种领域具有运用前景。例如：硅基太阳能光伏电池中，在硅基表面制备一层纳米蛾眼减反结构，可将反射损失由33%降低到3%从下，极大的提升电池的光能使用率。本论文提出一种随机纳米蛾眼减反结构，主要针对随机纳米蛾眼减反结构的制备及运用进行了分析探讨。本论文基于严格耦合波论述，对随机阵列纳米蛾眼减反结构进行模拟计算。分别对高度不同的周期结构、不同直径的周期结构和随机排布的纳米蛾眼结构进行了分析。与均匀周期结构比较发现，高度不同的周期结构对反射率具有较大的影响。并对纳米蛾眼减反结构的平均高度、平均密度和平均直径进行优化，在平均高度在300nm～500nm之间，平均直径低于100nm时可获得最佳的减反性能。纳米蛾眼减反结构的制备是通过银镜反应制备的金属银层，经高温快速退火处理形成随机分布的银粒子掩模，然后使用刻蚀工艺对具有银粒子掩模的硅衬底进行刻蚀，以而形成随机分布的纳米蛾眼减反结构。其中重点分析了退火温度和银层厚度对银粒子密度及银粒子的平均直径的影响，从及刻蚀时间与银粒子密度对减反效率的影响。实验发现，随着银层厚度和退火温度的增多，银粒子的平均直径相应增多，而平均密度在变小；同时，分析了不同刻蚀高度和不同平均密度对反射率的影响，获得了平均反射率为4.5%的纳米蛾眼减反结构；最后使用此制备纳米蛾眼减反结构的办法也在石英基底上进行了运用，制备的双面纳米蛾眼结构的石英样品的透过率高达99.3%。纳米蛾眼减反结构在聚合物太阳能电池上进行了运用，使用软模纳米压印技术将纳米蛾眼减反结构压印在聚合物太阳能电池的传输层上，实验发现，太阳能电池的短路电流密度有效提升了11.17%，平均外量子效率提升了13%。关键词：亚波长结构论文蛾眼减反结构论文反应离子刻蚀论文减反增透膜论文
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ABSTRACT6-10
第一章 绪论10-23

1.1 传统光学减反增透薄膜10-12

1.2 纳米蛾眼减反结构12-14

1.3 减反结构的模拟办法概述14-16

1.4 纳米蛾眼减反结构的制备办法16-19

1.5 纳米蛾眼减反结构的运用19-20

1.6 本论文探讨内容及论文结构20-23

1.6.1 本论文探讨内容20-21

1.6.2 本论文整体结构21-23

第二章 纳米蛾眼减反结构的模拟分析23-33

2.1 纳米蛾眼减反结构的论述分析办法——严格耦合波论述23-27

2.2 纳米蛾眼减反结构的模拟27-31

2.1 高度不同的纳米蛾眼结构模拟28-29

2.2 不同直径的纳米蛾眼减反结构模拟29-30

2.3 随机分布的纳米蛾眼结构模拟30-31

2.4 高度不同、结构大小不同的随机排布纳米结构的模拟31

2.3 纳米减反结构的优化31-32

2.4 小结32-33

第三章 纳米蛾眼减反结构的制备33-47

3.1 纳米蛾眼减反结构的制备流程33-36

3.

1.1 金属银层的制备33-34

3.

1.2 金属银粒子制备34-35

3.

1.3 减反结构的刻蚀工艺35-36

3.2 结果与分析36-44
3.

2.1 银层厚度与银粒子密度和平均直径联系36-38

3.

2.2 退火温度与银粒子密度和平均直径联系38

3.

2.3 ICP 刻蚀结果与分析38-39

3.

2.4 RIE 刻蚀结果与分析39-43

3.

2.5 模拟与实验比较43-44

3.3 石英基底上制备的随机纳米蛾眼结构44-45

3.4 小结45-47

第四章 减反结构在聚合物太阳能电池上的运用47-54

4.1 聚合物太阳能电池的原理47-50

4.2 具有减反结构的太阳能电池的制备50-51

4.3 实验结果及分析51-52

4.4 小结52-54

第五章 总结与展望54-56
参考文献56-61
攻读硕士学位期间探讨成果61-62
致谢62-63